Усередині Урана і Нептуна вода перетворюється на щось зовсім несподіване

Суперіонна вода утворюється тільки в найекстремальніших умовах, коли температура сягає тисяч градусів Цельсія, а тиск — мільйонів атмосфер. У цих умовах вода переходить у незвичний стан, у якому атоми кисню утворюють твердий каркас, тоді як іони водню вільно переміщаються структурою. Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications, пише SciTechDaily.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Чому суперіонна вода важлива для гігантських планет?

Оскільки ця фаза дає змогу електричному струму текти так ефективно, вчені пов'язують суперіонну воду з незвичними магнітними полями Урану і Нептуна. Вважається, що ці крижані планети містять величезну кількість води глибоко всередині. Це підвищує ймовірність того, що суперіонна вода може бути найпоширенішою формою води в Сонячній системі.

Загадка структури дивної води

Суперіонна вода раніше була створена під час лабораторних експериментів. Але вчені не до кінця розуміли її внутрішню будову. Більш ранні дослідження припускали, що атоми кисню можуть організовуватися в одну з двох кубічних структур: там, де атом розташований у центрі кожного куба, або там, де атоми розташовані на гранях куба.

Нові експерименти показали, що реальність набагато складніша. Замість того, щоб створювати єдину впорядковану структуру, суперіонна вода містить суміш центрованих кубічних областей і шестикутних шарів. В останніх атоми розташовані щільно в повторюваних шестикутних структурах. Коли різні розташування атомів перетинаються, вони створюють структурні порушення. Замість упорядкованої решітки атоми кисню утворюють гібридну і невпорядковану послідовність, яку можна виявити тільки за допомогою потужних лазерів.

Вчені провели два експерименти за допомогою потужних лазерів. Дослідники стиснули воду до тиску, що перевищує 1,5 мільйона атмосфер, і нагріли її до кількох тисяч градусів Цельсія. При цьому були отримані зображення атомної структури суперіонної води з високою точністю.

Що це відкриття показує про воду і крижані планети?

Отримані результати точно відповідають результатам сучасних комп'ютерних симуляцій і показують, що суперіонна вода може набувати безлічі структурних форм. Така поведінка аналогічна поведінці звичайного льоду, який існує в багатьох кристалічних структурах залежно від температури та тиску.

За словами вчених, вода, незважаючи на свою уявну простоту, продовжує демонструвати складну поведінку в екстремальних умовах. Результати дослідження також надають важливі обмеження для поліпшення моделей внутрішньої структури крижаних гігантських планет, які, як вважається, широко поширені у Всесвіті.

Як уже писав Фокус, Уран і Нептун більше схожі на Землю, ніж передбачалося. Астрономи поставили під сумнів існуюче розуміння внутрішнього складу двох найдальших планет Сонячної системи.

Також Фокус писав про те, що Всесвіт насправді може бути "в'язкою рідиною". Спостереження за космосом і найкраща модель Всесвіту не сходяться. Вчені вважають, що це може змінитися, якщо космос насправді не такий, як ми припускаємо.